【正文】 ce）是 OpenStack 框架中，負(fù)責(zé)身份驗(yàn)證、服務(wù)規(guī)則和服務(wù)令牌的功能，它實(shí)現(xiàn)了 OpenStack 的 Identity API。 （ 4） Nova 把密鑰（ Token） 創(chuàng)建 虛擬機(jī)所需要的網(wǎng)絡(luò)資源請(qǐng)求發(fā)送給Quantum 服務(wù)，通過 Keystone 服務(wù)驗(yàn)證密鑰（ Token），如果通過 Quantum 向 Nova返回網(wǎng)絡(luò)資源執(zhí)行（ 5）步。 （ 2） User 把密鑰（ Token）和虛擬機(jī)的創(chuàng)建請(qǐng)求發(fā)送給 Nova 服務(wù)， Nova通過 Keystone 服務(wù)驗(yàn)證密鑰（ Token）如果通過認(rèn)證則執(zhí)行（ 3）步。 南京 郵電大學(xué) 2021 屆 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 OpenStack 的概念架構(gòu)，如 圖 所示。 （ 9） Heat：編排組織服務(wù)提供基于模板的編排機(jī)制，用戶可以通過一個(gè)參數(shù)化的模板輕松的部署網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲(chǔ)等資源。 （ 7） Horizon：儀表盤提供基于 Web 的管理控制臺(tái)，用戶可以通過 Web 方式管理和操作 OpenStack 云。 （ 5） Neutron：網(wǎng)絡(luò)服務(wù)為其它 OpenStack 組件提供網(wǎng)絡(luò)連接，通過 API 為終端用戶提供自定義網(wǎng)絡(luò)功能；通過一個(gè)插件式架構(gòu)支持大量網(wǎng)絡(luò)廣商設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。 （ 3） Glance：鏡像服務(wù)提供虛機(jī)鏡像的注冊(cè)和分派服務(wù)。在較 新版本 IceHouse 中包含了 10 個(gè)組件： （ 1） Nova：計(jì)算服務(wù)是 OpenStack 云中的計(jì)算組織控制器，對(duì)計(jì)算資源、網(wǎng)絡(luò)、認(rèn)證和擴(kuò)展性等進(jìn)行管理，并通過一個(gè)與 Amazon Web Services （ AWS）EC2 API 兼容的 web servicesAPI 來對(duì)外提供服務(wù)?？蛻舳擞脩糁恍枰暾?qǐng)自己需要的虛擬資源。 OpenStack 部署云環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)就是靈活，可以根據(jù)自己的需要來搭建基礎(chǔ)設(shè)施，同時(shí)可以自由地?cái)U(kuò)充 集群規(guī)模。它剛問世不久就得到了學(xué)術(shù)領(lǐng)域的普遍關(guān)注，并很快滲透到各個(gè)研究領(lǐng)域。虛擬化技術(shù)對(duì)于云計(jì)算平臺(tái)來說是最重要的，本章還就對(duì)最終要的虛擬化技術(shù)展開了介紹，包含了關(guān)鍵的 KVM 和 QEMU。 另外，為滿足更多的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)需求，降低能耗，減少數(shù)字媒體下載量，可采用減少數(shù)字垃圾、進(jìn)行策略性的界面設(shè)計(jì)、提高使用意識(shí)以及避開使用高峰期等措施。Google 的數(shù)據(jù)中心一般選擇在人煙稀少、氣候寒冷、水電資源豐富的地區(qū)，這些地點(diǎn)的電價(jià)、散熱成本、場地成本、人力成本等都遠(yuǎn)低于人口稠密的大都市。處理的能耗是服務(wù)能耗的主要組成部分之一，大型的云計(jì)算數(shù)據(jù)中心有可能擁有數(shù)百、上萬甚至更多的服務(wù)器，這些云平臺(tái)中數(shù)量眾多的基礎(chǔ)資源構(gòu)件對(duì)于電力的消耗也是非常巨大的，這將直接影響數(shù)據(jù)中心的運(yùn)營成本。而這類云服務(wù)大多是安裝在主機(jī)托管服務(wù)提供商所擁有的大型數(shù)據(jù)中心。典型的資源管理技術(shù)如 Google 公司的 Chubby 文件系統(tǒng)。 資源管理技術(shù) 在多節(jié)點(diǎn)并發(fā)執(zhí)行環(huán)境，分布式資源管理系統(tǒng)是保證系統(tǒng)狀態(tài)正確性的關(guān)鍵技術(shù)。大部分 IT 廠商，包括 Yahoo、 Intel 的 “云 ”計(jì)劃采用的都是 HDFS 的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)。 南京 郵電大學(xué) 2021 屆 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 圖 KVM 與 QEMU 關(guān)系 因此，云計(jì)算的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)必須具有高吞吐率和高傳輸率的特點(diǎn)。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù) 為保證高可用、高可靠和經(jīng)濟(jì)性，云計(jì)算采用分布式存儲(chǔ)的方式來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，采用冗余存儲(chǔ)的方式來保證存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的可靠性，即為同一份數(shù)據(jù)存儲(chǔ)多個(gè)副本。也就是說，你可以只升級(jí) KVM模塊，也可以只升級(jí) QEMU 工具。KVM 使用了 QEMU 的一部分，并稍加改造，就成了可控制 KVM 的用戶空間工具了。它的特點(diǎn)是可虛擬不同的 CPU。這個(gè)用戶空間的工具， KVM 開發(fā)者選擇了已經(jīng)成型的開源虛擬化軟件 QEMU。但是僅有KVM 模塊是不夠的。準(zhǔn)確來說， KVM 是 Linux kernel 的一個(gè)模塊，可以用命令 modprobe 去加載KVM 模塊 [13]。而 Xen 早期則是基于軟件模擬的paravirtualization，新版本是基于硬件支持的完全虛擬化 [3]。它使用 Linux 自身的調(diào)度器進(jìn)行管理，所以相對(duì)于 Xen，其核心源碼很少。 資源管理平臺(tái)負(fù)責(zé)對(duì)物理資源和虛擬化資源進(jìn)行統(tǒng)一的管理和調(diào)度，形成統(tǒng)一的資源池，實(shí)現(xiàn) IaaS 服務(wù)的可管、可控，其核心是對(duì)每個(gè)基礎(chǔ)資源單位的生命周期管理能力和對(duì)資源的管理調(diào)度能力。 虛擬化技術(shù)主要實(shí)現(xiàn)了對(duì)底層物理資源的抽象，使其成為一個(gè)個(gè)可以被靈活生成、調(diào)度、管理的基礎(chǔ)資源單位，如 圖 。然而虛擬化技術(shù)的出現(xiàn)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止于虛擬出虛擬的操作系統(tǒng)， 現(xiàn)在已經(jīng)看到了，內(nèi)存，網(wǎng)絡(luò)， CPU，文件，存儲(chǔ)等的虛擬化。 虛擬化就是通過脫耦合把應(yīng)用軟件和在其上的虛擬的操作系統(tǒng)與底層的物理設(shè)備分離開來。虛擬化技術(shù)的出現(xiàn)，提高了物理機(jī)或者服務(wù)器的硬件資源的利用率，充分地利用了硬件所提供的并行性和高性能，也使系統(tǒng)管理員免去了管理大量物理機(jī)的所花費(fèi)的精力和時(shí)間。多個(gè)操作系統(tǒng)運(yùn)行在一個(gè)物理機(jī)上，共享物理機(jī)資源（ CPU 資源、內(nèi)存資源、網(wǎng)絡(luò)資源、存儲(chǔ)資源等） [3]。 南京 郵電大學(xué) 2021 屆 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 IaaS 關(guān)鍵技術(shù)介紹 虛擬化技術(shù) 虛擬化技術(shù)（ Virtualization）已經(jīng)對(duì)計(jì)算機(jī)發(fā)展產(chǎn)生了重要的影響，尤其是最近發(fā)展非常熱門的云計(jì)算技術(shù)。任何云架構(gòu)將需要與這些系統(tǒng)集成。提供服務(wù)的資源可能是服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)或其他。這層內(nèi)包括部業(yè)務(wù)流程（工作流程復(fù)雜的任務(wù)），調(diào)度（確定作業(yè)對(duì)資源的映射），政策（配額等），鏡像注冊(cè)表（例如鏡像的元數(shù)據(jù)），日志（事件和計(jì)量）。這一層為非開發(fā)人員提供了一個(gè) Web 圖形界面， 為開發(fā)人員提供了 API，還存在負(fù)載均衡、控制臺(tái)代理、安全、命名服務(wù)。 在上面的模型中，假定了與云交互的四種人員（開發(fā)商、開發(fā)人員、操作員、用戶），還定義了三層架構(gòu)（表現(xiàn)、邏輯、資源）和兩個(gè)正交領(lǐng)域（集成和管理）。 如圖 圖 ，這是 對(duì)資源管理平臺(tái)的實(shí)現(xiàn) 。 IaaS 整體架構(gòu) 虛擬化技術(shù)主要實(shí)現(xiàn)了對(duì)底層物理資源的抽象，使其成為一個(gè)個(gè)可以被靈活生成、調(diào)度、管理的基礎(chǔ)資源單位 [8]。 （ 4）使用靈活 用戶可獲得完全獨(dú)立的服務(wù)器，并擁有管理員權(quán)限，因此用戶可以不受限制的進(jìn)行任何操作。 （ 2）更好的擴(kuò)展性 用戶可以根據(jù)需要，動(dòng)態(tài)增加或減少服務(wù)資源，不用考慮資源來源或者資源是否夠用。 IaaS 通常會(huì)按照 彈性云 的模式引入其他的使用和計(jì)價(jià)模式，也就是在任何一個(gè)特定的時(shí)間，都只使用你需要的服務(wù)，并且只為之付費(fèi)。 IaaS 可以提供服務(wù)器、操作系統(tǒng)、磁盤存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)庫和 /或信息資源。 最后是結(jié)束語 。 第五章 OpenStack 云平臺(tái)的測試。這部分是具有挑戰(zhàn)性的，從基礎(chǔ)環(huán)境的配置開始，完成之后開始安裝各種軟件包，每安裝一個(gè)軟件包后都要進(jìn)行詳細(xì)的配置文件的修改。這一章首先介紹了 OpenStack 的概念架構(gòu)和訪問流程對(duì) OpenStack 的整體運(yùn)行原理有一個(gè)大致的了解，之后詳細(xì)介紹了OpenStack 的三大服務(wù)：認(rèn)證服務(wù)（ Keystone）、計(jì)算服務(wù)（ Nova）、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)（ Neutron）。同時(shí)，介紹了 IaaS 服務(wù)器虛擬化， IaaS 存儲(chǔ)虛擬化、 IaaS 網(wǎng)絡(luò)虛擬化這三大虛擬化的實(shí)現(xiàn) 原理。 第二章 IaaS 及關(guān)鍵技術(shù)相關(guān)介紹。 論文組織結(jié)構(gòu) 本篇論文共分五章，主要內(nèi)容概括如下： 第一章緒論。 希望通過本文，能幫助大家了解云計(jì)算和 OpenStack，以及如何用 OpenStack配置搭建自己的云環(huán)境，并通過前端來設(shè)置及管理云平臺(tái)。鑒于上述提到的公有云的數(shù)據(jù)安全問題，本文的出發(fā)點(diǎn)在于如何構(gòu)建一個(gè)適合本地環(huán)境的云計(jì)算數(shù)據(jù)中心管理系統(tǒng)；針對(duì)實(shí)驗(yàn)室或開發(fā)環(huán)境構(gòu)建一個(gè)云計(jì)算平臺(tái)，使實(shí)驗(yàn)室可以針對(duì)數(shù)據(jù)安全、計(jì)算資源的按需獲取等進(jìn)行評(píng)估和探索。 南京 郵電大學(xué) 2021 屆 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 然而，構(gòu)建一個(gè)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心，使之主要為企業(yè)內(nèi)部乃至公共市場提供云服務(wù)，并且讓 IT 人員能對(duì)其數(shù)據(jù)、安全性和服務(wù)質(zhì)量進(jìn)行有效的控制，成為倍受大企業(yè)青睞的選擇。它使用戶能夠通過網(wǎng)絡(luò)便利、按需地從一個(gè)共享的、可配置的資源池中獲取計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等資源。 研究 工作 意義 自從 2021 年 Google 首席執(zhí)行官埃里克 微軟于 2021 年 10 月推出了 Windows Azure 操作系統(tǒng)， Azure 底層是微軟全球基礎(chǔ)服務(wù)系統(tǒng)，由分布于全球的第四代數(shù)據(jù)中心組成，通過互聯(lián)網(wǎng)讓 Windows 真正由 PC 延伸到云計(jì)算服務(wù)上。 IBM 同時(shí)還將在東京建立一所新的機(jī) 構(gòu)，幫助用戶使用云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施。 “藍(lán)云 ”使用具有自我管理和自我修復(fù)的虛擬化云計(jì)算軟件，使得用戶的應(yīng)用可以訪問分布式的大型計(jì)算服務(wù)器池。這項(xiàng)計(jì)劃希望通過為這些大學(xué)提供相關(guān)的軟硬件設(shè)備及技術(shù)支援，能降低分布式計(jì)算技術(shù)在學(xué)術(shù)研究方面的成本，并且使得學(xué)生可以透過網(wǎng)絡(luò)開展各項(xiàng)以大規(guī)模計(jì)算為基礎(chǔ)的研究計(jì)劃 [13]。Google 搭建了一個(gè)稱為 Google App Engine 的云平臺(tái)，為第三方應(yīng)用提供大型并行計(jì)算服務(wù)。其中存儲(chǔ)空間、帶寬按容量收費(fèi)， CPU 根據(jù)運(yùn)算時(shí)長收費(fèi)，月租費(fèi)則與電話月租費(fèi)類似 [9]。 Amazon 公司于 2021 年推出的云計(jì)算服務(wù)（ AWS， Amazon Web Services）核心產(chǎn)品包括彈性計(jì)算云 EC2（ Elastic Computing Cloud）、簡單存儲(chǔ)服務(wù) S3（ Simple Storage Service）、簡單隊(duì)列服務(wù) SQS（ Simple Queue Service）、內(nèi)容推送服務(wù)（ CloudFront）和簡單數(shù)據(jù)庫服務(wù)（ SimpleDB）等，為企業(yè)提供計(jì) 算和存儲(chǔ)服務(wù)。在大多數(shù)情況下，這些廠商開發(fā)的組件第一時(shí)間提供給 OpenStack，之后才為 CloudStack 提供接口 [1]。目前，例如 VMware、 RedHat、 Cisco、 EMC 等各供應(yīng)商，都表示對(duì)其支持。 相比開源項(xiàng)目的 “ 前輩 ” ， OpenStack 是一個(gè)更高級(jí)且現(xiàn)代化的開源項(xiàng)目，因?yàn)樗歉叨葏f(xié)作的產(chǎn)物。 所有的開源 IaaS 云平臺(tái)在分層上做得都比較好；在 SOA/組件化 /解耦這點(diǎn)上來看， OpenStack 和 Eucalyptus 有優(yōu)勢；在框架和插件設(shè)計(jì)上，除 Eucalyptus 較差外，其他平臺(tái)均有很好的設(shè)計(jì) ——OpenStack 的開發(fā)平臺(tái)做得最好， CloudStack次 之。值得注意的是， OpenNebula 用 Libvirt 所提供的接口遠(yuǎn)程南京 郵電大學(xué) 2021 屆 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 調(diào)用計(jì)算節(jié)點(diǎn)上的虛擬化控制命令。 Eucalyptus 對(duì)外提供兼容 AWS 的 SOAP 和 Query 接口，不提供其他 API。 Eucalyptus 由云控制器（ CLC）、 Walrus、集群控制器 （ CC）、存儲(chǔ)控制器（ SC）和節(jié)點(diǎn)控制器（ NC）組成，它們相互協(xié)作共 同提供所需的云服務(wù)。因此，在開源云計(jì)算項(xiàng)目領(lǐng)域， OpenStack 早已嶄露頭角，如 圖 所示，它成為了當(dāng)今最熱門的開源項(xiàng)目之一。 通過 ，可以了解到目前人們對(duì)一些開源云計(jì)算項(xiàng)目的關(guān)注趨勢 。作為 OpenStack 中國的積極推動(dòng)者，這在很大程度上將推動(dòng) OpenStack 云開源代碼項(xiàng)目的發(fā)展。OpenStack 作為一個(gè)開源的 云計(jì)算平臺(tái)，吸引了眾多一流廠商的加入，這些機(jī)構(gòu)與個(gè)人都將 OpenStack 作為基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（ IaaS）資源的通用前端。那么，云時(shí)代的到來會(huì)是怎樣一番情景 ？ 云計(jì)算被認(rèn)為是繼個(gè)人電腦、互聯(lián)網(wǎng)之后電子信息技術(shù)領(lǐng)域的又一次重大的變革，其實(shí)質(zhì)是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算模式，在這樣的模式下，計(jì)算資源（計(jì)算能力、存儲(chǔ)能力、交互能力）是動(dòng)態(tài)、可伸縮且虛擬化的，以服務(wù)的方式提供。 OpenStack。s more, people could enjoy powerful puting capabilities Cloud provided. OpenStack is an open source cloud puting projects and tools, and provides information on the infrastructure as a service (IaaS) solutions. OpenStack has the ability to build such a resource pool, through permutations and binations of the various ponents of OpenStack multiple modes, can be built into a variety of sizes, cloud, these clouds can be a private cloud, public cloud, hybrid cloud. This paper describes the background of cloud puting and related technologies, and indepth understanding of OpenStack architecture and its various ser